Mikä on sähköenergia? Esimerkkejä ja selityksiä

ominaisuus-hehkulamppu-sähkö-cc0

Sähköenergia on tärkeä käsite, joka auttaa hallitsemaan maailmaa sellaisena kuin me sen tunnemme. Pelkästään Yhdysvalloissa keskimääräinen perhe käyttää 10 649 kilowattituntia (kWh) vuodessa , joka on tarpeeksi sähköenergiaa yli 120 000 kahvikupin valmistamiseen!

Mutta ymmärtää, mitä sähköenergia on ja miten se toimii, voi olla hankalaa. Siksi olemme koonneet tämän artikkelin valaisemaan sinua! (Anteeksi isämme vitsi.)



Jatka lukemista oppiaksesi kaikki sähköenergiasta, mukaan lukien:

  • Sähköenergian määritelmä
  • Miten sähköenergia toimii
  • Jos sähköenergia on potentiaalista tai kineettistä
  • Esimerkkejä sähköenergiasta

Kun olet lukenut tämän artikkelin, tiedät sähköenergian perusasiat ja näet sen vaikutuksen ympärilläsi.

Meillä on paljon peiteltyä, joten hyppää sisään!

kautta SAMA


Danny Zukon paras oppiaine oli ehdottomasti fysiikka ... varsinkin kun kyse on vetovoiman laeista. #DadJoke (Meme/ Minä.me )

Sähköenergian määritelmä

Joten mikä on sähköenergia? Lyhyesti sanottuna sähköenergia on atomin varautuneiden hiukkasten energia (sekä liike- että potentiaalinen), jota voidaan käyttää voiman kohdistamiseen ja/tai työn tekemiseen. Se tarkoittaa sitä sähköenergialla on kyky siirtää esineitä tai aiheuttaa toimintaa .

Sähköenergiaa on ympärillämme monessa eri muodossa. Parhaita esimerkkejä sähköenergiasta ovat auton akut, jotka käyttävät sähköä sähköjärjestelmiin, pistorasiat, jotka siirtävät sähköenergiaa puhelimiemme lataamiseen, ja lihaksemme, jotka käyttävät sähköenergiaa supistumaan ja rentoutumaan!

Sähköenergia on ehdottomasti tärkeää jokapäiväisessä elämässämme, mutta Siellä on myös paljon muuta energiaa . Lämpöenergia, kemiallinen energia, ydinvoima, valoenergia ja äänienergia ovat vain muutamia muita tärkeimpiä energialajeja. Vaikka energialajeissa saattaa olla jonkin verran päällekkäisyyttä (kuten seinäpistorasia, joka tuottaa valoa lampulle, joka tuottaa vähän lämpöä), on tärkeää huomata, että energialajit toimivat selvästi toisistaan , vaikka he voidaan muuntaa muuntyyppiseksi energiaksi .


Tämä sähköä koskeva selittävä video on hyvä alustus siitä, mitä sähköenergia on ja miten se toimii.

Miten sähköenergia toimii?

Nyt kun tiedät mitä sähköenergia on, kerromme, mistä sähköenergia tulee.

Jos olet opiskellut fysiikka ennen, saatat tietää, että energiaa ei voida luoda eikä tuhota. Vaikka saattaa tuntua siltä, ​​että sähköenergian tulokset tulevat tyhjästä, energia a salama tai lenkkeily on peräisin sarja muutoksia molekyylitasolla. Kaikki alkaa atomeista.

Atomit sisältävät kolme pääosaa : neutronit, protonit ja elektronit. Ydin tai atomin keskusta koostuu neutroneista ja protoneista. Elektronit kiertävät ytimen kuorissa. Elektronikuoret näyttävät sellaisilta renkailta tai kiertoratoilta, jotka kiertävät ytimen ympäri.

runko-atomi-kaavio

on 1270 hyvä sat pisteet

(AG Caesar/ Wikimedia )

Atomin kuorien määrä riippuu monista asioista, mukaan lukien atomin tyyppi ja onko se positiivisesti, negatiivisesti tai neutraalisti varautunut. Mutta tässä on tärkeä osa sähköenergiassa: ydintä lähimpään kuoren elektronit vetävät voimakkaasti ydintä, mutta tämä yhteys heikkenee, kun siirryt ulos uloimpaan kuoreen. Atomin uloin kuori tunnetaan valenssikuorena ... ja sen kuoren elektronit tunnetaan valenssielektronina!

Koska valenssielektronit ovat vain heikosti yhteydessä atomiin, ne voidaan todella pakottaa ulos kiertoradastaan kun ne joutuvat kosketuksiin toisen atomin kanssa. Nämä elektronit voivat hypätä kotiatomin ulkokuorelta uuden atomin ulkokuorelle. Kun tämä tapahtuu, se tuottaa sähköenergiaa.

Joten miten tiedät, milloin atomi on valmis hankkimaan tai menettämään elektroneja sähköenergian luomiseksi? Katsokaa vain valenssielektroneja. Atomin ulkokuorissa voi olla vain kahdeksan valenssielektronia, joka tunnetaan myös oktettina. Jos atomissa on kolme tai vähemmän valenssielektroneja, se todennäköisesti menettää elektroneja toiselle atomille. Kun atomi menettää elektroneja siinä määrin, että sen protonit ovat enemmän kuin elektronit, siitä tulee positiivisesti varautunut kationi .

minkä kanssa oinas on yhteensopiva

Samoin atomit, joilla on lähes täysi valenssikuori (kuusi tai seitsemän valenssielektronia), ovat todennäköisempää saada elektroneja saadakseen koko oktetin. Kun atomi saa elektroneja siihen pisteeseen, jossa elektronit ylittävät atomin protonit, siitä tulee negatiivisesti varautunut anioni .

Riippumatta siitä, saako tai menettäkö atomi elektroneja, toimia elektronien liikkumisesta atomista toiseen johtaa sähköenergiaan . Tätä sähköenergiaa voidaan käyttää sähkön muodossa esimerkiksi kodin laitteiden virransyöttöön tai sydämentahdistimen käyttämiseen. Mutta se voi myös olla muunnetaan muunlaiseksi energiaksi , kuten seinään kytketyn leivänpaahtimen lämpöenergia.

runko-salama-sähkö-cc0

Luuletko, että sähkö ja sähkö ovat sama asia? Ei aivan! Sähkö on vain yksi sähköenergian tulos.

Sähköenergia vs sähkö

Vaikka nämä termit kuulostavat samalta, sähkö ja sähkö eivät ole sama asia . Vaikka kaikki sähkö on seurausta sähköenergiasta, kaikki sähköenergia ei ole sähköä.

Mukaan Khan Academy , energia määritellään kohteen kyvyn tehdä työtä mittaamiseksi. Fysiikassa työ on energiaa esineelle esineen siirtämiseksi Kuten puhuimme viimeisessä osassa, sähköenergia tulee elektronien liikkeestä atomien välillä, mikä luo energiansiirron ... tunnetaan myös nimellä työ. Tämä työ tuottaa sähköenergiaa, joka mitataan jouleina.

Muista, että sähköenergia voi olla muunnetaan kaikenlaiseksi muuksi energiaksi , kuten seinään kytketyn leivänpaahtimen lämpöenergia. Tämä lämpöenergia luo lämpöä, joka muuttaa leivän paahtoleipäksi! Joten kun sähköenergiaa voi muuttuu sähköksi, ei omistaa kohteeseen!

Kun sähköenergian elektronivirta kanavoidaan johtimen läpi, kuten lanka, siitä tulee sähköä. Tämä sähkövarauksen liike on kutsutaan sähkövirraksi (ja mitataan watteina). Nämä virrat, läpi sähköpiirit , voi käyttää televisiota, liesitasoa ja paljon muuta, kaikki siksi, että sähköenergia oli suunnattu tiettyyn haluttuun toimintoon, kuten näytön sytyttämiseen tai veden kiehumiseen.

Onko sähköenergia potentiaalista vai kineettistä?

Jos olet opiskellut energiaa aiemmin, tiedät, että energia voidaan jakaa kahteen pääryhmään: potentiaalinen ja kineettinen. Potentiaalinen energia on lähinnä varastoitua energiaa. Kun atomien valenssielektronit estetään hyppimästä ympäri, tuo atomi pystyy pitämään-ja varastoimaan-potentiaalista energiaa.

Toisaalta, liike -energia on lähinnä energiaa, joka liikuttaa tai liikuttaa jotain muuta. Kineettinen energia siirtää energiansa muihin esineisiin voiman tuottamiseksi kyseiseen kohteeseen. Kineettisessä energiassa elektronit voivat vapaasti liikkua valenssikuorien välillä sähköenergian luomiseksi. Siten tähän atomiin varastoitu potentiaalienergia muuttuu kineettiseksi energiaksi ... ja lopulta sähköenergiaksi.

Onko sähköenergiapotentiaali vai kineettinen? Vastaus on molemmat! Sähköenergia ei kuitenkaan voi olla samanaikaisesti sekä potentiaalista että kineettistä. Kun näet sähköenergian toimivan toisella esineellä, se on kineettistä, mutta juuri ennen kuin se pystyi tekemään tämän työn, se oli potentiaalienergiaa.

Tässä on esimerkki. Kun lataat puhelinta, seinäpistorasiasta puhelimen akkuun siirtyvä sähkö on kineettistä energiaa. Mutta akku on suunniteltu pitämään sähköä myöhempää käyttöä varten. Tämä pidetty energia on potentiaalienergiaa, josta voi tulla kineettistä energiaa, kun olet valmis käynnistämään puhelimesi ja käyttämään sitä.

GIPHYn kautta


Sähkömagneetit-kuten edellä-toimivat, koska sähkö ja magnetismi liittyvät läheisesti toisiinsa.
(Hämmästyttävä tiede/ Giphy )

Mitä tekemistä sähköenergialla on magnetismin kanssa?

Olet luultavasti pelannut magneetilla jossain vaiheessa elämääsi, joten tiedät sen magneetit ovat esineitä, jotka voivat houkutella tai torjua muita esineitä magneettikentällä.

Mutta mitä et ehkä tiedä, on se magneettikentät johtuvat liikkuvasta sähkövarauksesta. Magneeteissa on navat, pohjoisnapa ja etelänapa (näitä kutsutaan dipoleiksi). Nämä navat ovat vastakkaisesti varautuneita-joten pohjoisnapa on positiivisesti varautunut ja etelänapa negatiivisesti varautunut.

Tiedämme jo, että atomit voivat myös varautua positiivisesti ja negatiivisesti. On käynyt ilmi, että magneettikentät syntyvät varautuneista elektroneista, jotka ovat linjassa toistensa kanssa! Tässä tapauksessa negatiivisesti varautuneet atomit ja positiivisesti varautuneet atomit ovat magneetin eri napoissa, mikä luo sekä sähköisen ja magneettikenttä.

Koska positiiviset ja negatiiviset varaukset ovat seurausta sähköenergiasta, se tarkoittaa, että magnetismi liittyy läheisesti sähköenergiajärjestelmiin. Itse asiassa niin on useimmat atomien väliset vuorovaikutukset, minkä vuoksi meillä on sähkömagneetti. Sähkömagneetti on magneettikenttien ja sähkökenttien välisiä suhteita.

GIPHYn kautta


Katso alla muutamia esimerkkejä hiusten nostamisesta sähköenergiasta. #AnotherDadJoke
(Gifbin/ Giphy )

Esimerkkejä sähköenergiasta

Saatat silti ihmetellä, mikä on sähköenergiaa todellisessa maailmassa? Älä koskaan pelkää! Meillä on neljä suurta todellista esimerkkiä sähköenergiasta niin voit oppia lisää sähköenergiasta käytännössä.

Esimerkki 1: Ilmapallo kiinni hiuksissasi

Jos olet koskaan ollut syntymäpäiväjuhlilla, olet todennäköisesti kokeillut temppua, jossa hierot ilmapalloa päähän ja kiinnität sen hiuksiin. Kun otat ilmapallon pois, hiukset kelluvat ilmapallon jälkeen, vaikka pidät sitä tuumaa päässä päätäsi! Fysiikan opiskelijat tietävät, että tämä ei ole vain taikuutta… se on staattista sähköä.

Staattinen sähkö on yksi sähköenergian tuottamista liike -energioista. Staattista sähköä syntyy, kun kaksi ainetta on vastakkaisten voimien pitämät yhdessä . Sitä kutsutaan staattiseksi, koska vetovoima pitää kaksi esinettä yhdessä, kunnes elektronit saavat siirtyä takaisin alkuperäisiin paikkoihinsa. Käyttämällä tähän mennessä oppimaamme, katsotaanpa tarkemmin, miten tämä temppu toimii.

Tiedämme, että kahden atomin houkuttelemiseksi niiden täytyy olla päinvastaisia ​​varauksia. Mutta jos sekä ilmapallo että hiukset alkavat neutraalisti varautuneina, miten niillä on vastakkaiset varaukset? Yksinkertaisesti sanottuna, kun hierot ilmapalloa hiuksiasi vasten, Jotkut vapaista elektroneista hyppäävät esineestä toiseen , tekee hiuksistasi positiivisen varauksen ja ilmapallosta negatiivisen varauksen.

Kun päästät irti, ilmapallo vetää hiuksiasi niin, että se yrittää pitää itsensä paikallaan. Jos yrität erottaa houkutellut varaukset, positiivisesti varautuneet hiuksesi yrittävät silti pysyä kiinni negatiivisessa ilmapallossa kellumalla ylöspäin käyttämällä tätä kineettistä sähköenergiaa!

kysymyksiä, joita voit esittää yliopiston haastattelijalle

Kuitenkin, tämä vetovoima ei kestä ikuisesti. Koska ilmapallon ja hiustesi välinen vetovoima on suhteellisen heikko, hiuksesi ja ilmapallon molekyylit yrittävät kumpikin löytää tasapainon palauttamalla alkuperäisen elektronimääränsä ja lopulta saamaan heidät menettämään varauksensa, kun he saavat tai menettävät elektroneja.

Esimerkki 2: Sydämen defibrillaattorit

Jos etsit hyviä esimerkkejä sekä potentiaalisesta että liike -energiasta, älä etsi defibrillaattoria. Defibrillaattorit ovat pelastaneet tuhansia ihmishenkiä korjaamalla epäsäännöllisiä sydämenlyöntejä hätätilanteissa kuten sydämenpysähdys. Mutta miten he tekevät sen?

Ei ole yllättävää, defibrillaattorit saavat elämänsä pelastavat kykynsä sähköenergiasta. Defibrillaattorit sisältävät paljon sähköistä potentiaalienergiaa, joka varastoidaan kaksi levyä defibrillaattorin kondensaattorista . (Näitä kutsutaan joskus melaiksi.) Yksi levyistä on negatiivisesti varautunut, kun taas toinen on positiivisesti varautunut.

Kun nämä levyt asetetaan rungon eri paikkoihin, se luo sähköpultin, joka hyppää kahden levyn väliin. Potentiaalienergiasta tulee kineettinen energia positiivisen levyn elektronit syöksyvät negatiiviselle levylle. Tämä pultti kulkee ihmisen sydämen läpi ja pysäyttää sen sähköiset signaalit lihaksessa toivossa, että sen epäsäännöllinen sähköinen kuvio palautuu normaaliksi.

Defibrillaattorit sisältävät erittäin voimakasta sähköenergiaa, joten ole varovainen, jos olet noin yhden!

runko-tuuliturbiini

Esimerkki 3: Tuuliturbiinit

Tuuliturbiinit sijoitetaan usein syrjäisille paikoille muuttaa luonnon tuulen energiaksi, jota voidaan käyttää koteihin, tekniikkaan ja muuhun. Mutta miten turbiini muuttaa jotain niin näennäisesti ei-sähköistä kuin tuuli käyttökelpoiseksi, kestäväksi energiaksi?

Alkeimmillaan, tuuliturbiinit muuttavat liikeenergian sähköenergiaksi. Selittäen kuinka tuuli toimii ansaitsee oman blogikirjoituksen, sinun on tiedettävä, että kun tuuli osuu turbiinin siipiin, se kääntää roottorin navan kuin tuulimylly. Tämä kineettinen energia kääntää sisäisen komponentin, nimeltään nokka, joka sisältää sähkögeneraattorin. Tämä generaattori puolestaan ​​muuntaa tämän energian sähköenergiaksi pakottaa sähkövarauksia jo läsnä generaattorissa liikkua, jolloin syntyy sähkövirta ... joka on myös sähköä.

Koska tämä liike kanavoidaan sähköjohtimien, erityisesti johtojen, kautta, tämä maksuvirta voi jatkua suurempiin sähköverkkoihin, kuten koteihin, lähiöihin ja jopa kaupunkeihin.

Esimerkki 4: Paristot lasten lelussa

Samalla tavalla kuin tuuliturbiini muuntaa yhden tyyppisen energian toiseksi, lasten lelun akku muuntaa energian saadakseen lelun toimimaan. Paristoissa on kaksi päätä, positiivinen ja negatiivinen. On tärkeää laittaa oikeat päät oikeaan paikkaan lelussa, muuten se ei toimi.

milloin psat -tulokset julkaistaan

Positiivinen pää on - arvasit sen! - positiivinen varaus, kun taas negatiivinen pää on negatiivinen. Tämä tarkoittaa, että negatiivisessa päässä on paljon enemmän elektroneja kuin positiivisessa päässä, ja koko akku yrittää saada tasapainon. Tapa, jolla he tekevät tämän, on läpi alkavat kemialliset reaktiot kun paristot asetetaan käynnissä olevan lelun sisään.

Positiivinen pää ei voi yksinkertaisesti päästä negatiiviseen päähän, koska happo erottaa ne akun sisällä. Sen sijaan, elektronien on läpäistävä koko lelun piiri päästä negatiiviseen päähän, jolloin vauva nukke itkee tai leluhelikopteri lentää.

Kun kaikki positiivisen pään elektronit ovat saavuttaneet tasapainon, johdotuksen läpi ei enää ole elektroneja, mikä tarkoittaa, että on aika hankkia uudet paristot!

Yhteiset sähköenergian yksiköt

Vaikka sähköenergian perusmäärittelyn ja periaatteiden tutkiminen on tärkeää, sinun on myös tiedettävä joitain kaavoja ja yhtälöitä, kun jatkat sähköenergian tutkimista. Monet näistä kaavoista käyttävät samoja symboleja tiettyjen yksiköiden merkitsemiseen.

Olemme lisänneet taulukon joistakin yleisimmistä sähköenergiayksiköistä viitteenä sekä kunkin yksikön merkityksen.

Mittayksikkö Symboli Määritelmä
Joule J Työn määrä
Elektronivoltti Talo Energia, joka kohdistuu yhteen elektroniin yhden voltin kautta.
Jännite V Mahdollinen ero kahden pisteen välillä
Coulomb C, Q tai q käytettäessä samaa kaavaa kuin kapasitanssi. Sähkövarauksen määrä
Kapasitanssi C (Ole varovainen, koska tämä on yleensä hämmentävää!) Johtimen kyky tallentaa sähköpotentiaalienergiaa
Ampeeri TO Yleisesti ampeeriksi kutsuttu ampeeri on mittayksikkö, joka mittaa virran voimakkuutta johtimessa.
Toinen s Sekunnit ovat aikamittauksia, joita käytetään yleisesti muiden energiayksiköiden lujuuden määrittämiseen.
Tunnin h Tunnit ovat aikamittauksia, joita käytetään yleisesti muiden energiayksiköiden vahvuuden määrittämiseen.
Megawattia MW 1 000 000 wattia
Kilowatti kW 1000 wattia
Watt SISÄÄN Nopeus, jolla energia tuottaa työtä

Lähde: https://www.electronics-tutorials.ws/dccircuits/electrical-energy.html

Vaikka saatat tarvita monia muita yksiköitä sähköenergiayhtälöissäsi, tämän luettelon pitäisi saada sinut alkuun!

kehon muisto-huomautus

Johtopäätös: Tässä on mitä muistaa sähköenergiasta

Olet selvinnyt sähköenergiaa koskevasta törmäyskurssistasi ja nyt olet valmis suorittamaan kaikki tentit tai kurssit, joilla testataan sähköfysiikan tietosi. Jos et muista mitään muuta, pidä nämä mielessä seuraavassa sähköenergian oppitunnissa:

  • Sähköenergian määritelmä: kyky suorittaa työtä.
  • Sähköenergia tulee vetovoima tai vastenmielisyys negatiivisesti ja positiivisesti varautuneista molekyyleistä.
  • Sähköenergia on sekä potentiaalista että liike -energiaa.
  • Esimerkkejä sähköenergiasta defibrillaattori, akku ja tuuliturbiinit .

Toivomme, että olet saanut positiivisen palautteen kaikista tämän blogin tiedoista! Jatka opiskelua, ja hetkessä sinusta tulee sähköenergian ammattilainen.

Mielenkiintoisia Artikkeleita

High Point -yliopiston pääsyvaatimukset

Yeshivan yliopiston pääsyvaatimukset

Lakeland Collegen pääsyvaatimukset

Murray State Universityn pääsyvaatimukset

UNT SAT -pisteet ja GPA

Mikä on ACT Kaplan ACT Low Cost Test Prep Program?

Oletko utelias ACT Kaplan -yhteistyöstä? Selitämme, millainen uusi valmisteluohjelma tulee olemaan, ja tutkimme, onko se oikea valinta sinulle.

Arkansasin yliopisto, Little Rock, pääsyvaatimukset

Haittaako sotkuinen käsinkirjoitus SAT -esseepisteitäsi?

Oletko huolissasi siitä, että käsinkirjoituksesi vahingoittaa SAT -esseepisteitäsi? Selitämme virallisen käytännön, miksi sinun ei pitäisi huolehtia, ja vinkkejä siistiin kirjoittamiseen.

Thomasin yliopiston pääsyvaatimukset

Cal State Long Beachin pääsyvaatimukset

Oregonin osavaltion yliopiston pääsyvaatimukset

Mitä tapahtuu, jos unohdan AP-kokeeni?

Oletko huolissasi AP-testin puuttumisesta? Selitämme, kuinka voit selvittää, oletko oikeutettu myöhäiseen AP-testaukseen ja mikä on paras tapa varmistaa, että voit suorittaa kokeen.

Länsi-Michiganin yliopiston pääsyvaatimukset

Seitsemännen luokan SAT-valmistelut: Kuinka suorittaa kokeet

Etkö ole varma, kuinka valmistautua SAT: lle seitsemännessä luokassa? Selitämme, miksi aloittaa opiskelu aikaisin ja miten saada kaiken irti 7. luokan SAT-valmistelusta.

Kuinka kirjoittaa Penn State -essee kolmessa vaiheessa

Miten sinun pitäisi lähestyä Penn State'n essee -kehotetta? Täydellinen opas Penn State -esseesi kirjoittamiseen sisältää vinkkejä ja esimerkkejä.

Texas A&M University - Texarkanan pääsyvaatimukset

105 TOEFL-pisteet: Onko tämä hyvä? Koulut, joihin pääset

Onko TOEFL 105 hyvä tulos? Opi kuinka 105 TOEFL-pisteet verrataan, mihin kouluihin se voi viedä sinut ja kuinka nostaa pisteet vielä enemmän.

Yhden muuttujan yhtälöt SAT-matematiikassa: Täydelliset strategiat

Yhden muuttujan yhtälöt ovat yksi yleisimmistä SAT-matemaattisista käsitteistä, jotka sinun on tiedettävä. Opi strategiamme näiden matemaattisten ongelmien hallitsemiseksi ja harjoittele kysymyksiimme.

Union College pääsyvaatimukset

Kuinka päästä sisään: Kentuckyn yliopiston pääsyvaatimukset

2016-17 Akateeminen opas | Oak Parkin lukio

Löydä osavaltioiden sijoitukset, SAT/ACT -tulokset, AP -tunnit, opettajien verkkosivustot, urheiluryhmät ja paljon muuta Oak Park High Schoolista paikassa Oak Park, CA.

Voitko saada PSAT-pisteet aikaisemmin? Miten?

Yritätkö saada varhaisia ​​PSAT-pisteitä? Selitämme, milloin voit saada pisteet ja kuinka lähettää ne kouluihin.

Spring Arbor Universityn pääsyvaatimukset

Montanan yliopiston pääsyvaatimukset

SAT-testipäivät 2017-2018

Suunnitteletko SAT: n ottamista lukuvuonna 2017-2018? Katso SAT-testien päivämäärät 2017-18 aikataulusta saadaksesi ilmoittautumisajat ja pisteiden julkaisuajat.